// 给定一个非空的整数数组，返回其中出现频率前 k 高的元素。

//  

// 示例 1:

// 输入: nums = [1,1,1,2,2,3], k = 2
// 输出: [1,2]
// 示例 2:

// 输入: nums = [1], k = 1
// 输出: [1]
//  

// 提示：

// 你可以假设给定的 k 总是合理的，且 1 ≤ k ≤ 数组中不相同的元素的个数。
// 你的算法的时间复杂度必须优于 O(n log n) , n 是数组的大小。
// 题目数据保证答案唯一，换句话说，数组中前 k 个高频元素的集合是唯一的。
// 你可以按任意顺序返回答案。

#include "stdc++.h"

/* 堆
时间复杂度：O(NlogK)
空间复杂度：O(logK)
*/
class Solution {
public:
    static bool cmp (const pair<int, int>& a, const pair<int, int>& b) {
        return a.second > b.second;
    }
    vector<int> topKFrequent(vector<int>& nums, int k) {
        unordered_map<int, int> occurrences{};
        for (const auto& num : nums) {
            ++occurrences[num];
        }
        // 最大堆，建堆
        priority_queue<pair<int, int>, vector<pair<int, int>>, decltype(&cmp)> q(cmp);
        for (const auto& occurrence : occurrences) {
            if (q.size() == k) {
                if (q.top().second < occurrence.second) {
                    q.pop();
                    q.emplace(occurrence);
                }
            } else {
                q.emplace(occurrence);
            }
        }
        vector<int> res{};
        while (!q.empty()) {
            res.emplace_back(q.top().first);
            q.pop();
        }
        return res;
    }
};

/* 基于快速排序
时间复杂度：O(N^2)
空间复杂度：O(N)
*/
class Solution {
public:
    vector<int> topKFrequent(vector<int>& nums, int k) {
        unordered_map<int, int> occurrences{};
        for (const auto& num : nums) {
            ++occurrences[num];
        }
        vector<pair<int, int>> values{};
        for (const auto& occurrence : occurrences) {
            values.push_back(occurrence);
        }
        vector<int> res{};
        qSort(values, 0, values.size() - 1, res, k);
        return res;
    }
    void qSort(vector<pair<int, int>>& v, int start, int end, vector<int>& res, int k) {
        int picked = rand() % (end - start + 1) + start;
        swap(v[picked], v[start]);
        int pivot = v[start].second;
        int index = start;
        for (int i = start + 1; i <= end; ++i) {
            if (v[i].second >= pivot) {
                swap(v[index + 1], v[i]);
                ++index;
            }
        }
        swap(v[start], v[index]);
        if (k <= index - start) {
            qSort(v, start, index - 1, res, k);
        } else {
            for (int i = start; i <= index; ++i) {
                res.push_back(v[i].first);
            }
            if (k > index - start + 1) {
                qSort(v, index + 1, end, res, k - (index - start + 1));
            }
        }
    }
};